一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置的制作方法 专利技术说明

其他产品的制造及其应用技术1.本发明涉及重水堆生产同位素技术领域，尤其涉及一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置。背景技术：2.现有的同位素生产装置只能在重水堆停堆大修期间，通过移除反应堆的控制组件，将装有靶件的组件安装到堆芯的活性区。辐照后的同位素靶件在下一个大修期间(间隔2年)取出。并且现有的装置只能用于长周期放射性同位素装载。在重水堆功率运行期间，无法实现几天或者几十天的短半衰期放射性同位素装载。3.此外，现有技术中靶件组件包含若干个棒束部件，每个棒束部件包含若干个靶棒，每个靶棒包含若干个靶件。靶件组件的中心是一根锆合金中心棒，其上装有棒束部件，下端装有锁紧螺母，上端装有钢丝绳连接螺母和钢丝绳。靶件组件吊装在重水堆的通道后，密封通道。靶件一旦装载就无法中途更换，只能在下一个大修期间取出。技术实现要素：4.本发明的主要目的在于提供一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置，解决在重水堆功率运行期间无法进行几天或者几十天的短半衰期放射性同位素靶件装载的问题。5.本发明的另一目的在于提供一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置，解决在重水堆功率运行期间同位素靶件不能自动装载到堆芯生产通道的问题。6.本发明的另一目的在于提供一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置，解决在重水堆功率运行期间不同种类和不同数量的同位素靶件装载到堆芯生产通道的问题。7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：8.一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置，包括通道、电缸和靶鼓总成，所述通道的一端通向反应堆堆芯，所述靶鼓总成依次将装载的靶件推至出靶口，所述电缸的主轴与所述出靶口同轴布置，驱动所述主轴朝向所述出靶口运动以推动所述出靶口处的所述靶件进入所述通道中，所述靶件通过所述通道进入所述反应堆堆芯。9.作为一种可实施的方式，所述靶鼓总成包括靶鼓体、中心杆、心轴、涡卷簧、涡卷簧座、拨靶轮和棘轮机构，所述靶鼓体的底板上设置所述中心杆，所述心轴套设于所述中心杆并绕其转动，所述心轴与所述涡卷簧内侧端连接，所述心轴与所述棘轮机构滑动连接，所述涡卷簧座套设于所述心轴外侧并容纳所述涡卷簧，所述涡卷簧的外侧端固定连接所述涡卷簧座，内侧端固定连接所述心轴，所述棘轮机构连接所述拨靶轮。10.作为一种可实施的方式，所述棘轮机构包括棘轮、棘爪、棘爪弹簧，所述棘爪弹簧套设于所述中心杆上，所述棘轮布置于所述棘爪弹簧的上方，通过所述棘爪弹簧使得所述棘轮和所述棘爪啮合，所述棘爪与所述心轴滑动连接。11.作为一种可实施的方式，所述心轴的上部开设有心轴内孔，所述心轴内孔的上部两侧设有心轴凹槽，所述棘爪通过所述棘爪弹簧的作用在所述心轴凹槽上下滑动，以脱开或者啮合所述棘轮。12.作为一种可实施的方式，所述拨靶轮与所述棘轮固定连接，且同轴布置。13.作为一种可实施的方式，所述心轴内孔螺纹连接内旋手，所述内旋手的上端设有旋转手柄，下端螺纹连接所述心轴。14.作为一种可实施的方式，压杆的外周套装弹簧，所述弹簧抵靠所述内旋手，所述压杆的下端穿过所述内旋手。15.作为一种可实施的方式，所述内旋手的顶部开设内旋手内孔以安装所述弹簧。16.作为一种可实施的方式，所述靶鼓体上铰接有靶鼓盖，通过卡扣将所述靶鼓盖与所述靶鼓体锁紧。17.作为一种可实施的方式，所述靶鼓盖外设有外旋手，合上所述靶鼓盖，所述外旋手与所述内旋手啮合。18.作为一种可实施的方式，所述拨靶轮的轮面开设有长短相间的放置槽，以轴向放置多个所述靶件。19.作为一种可实施的方式，所述涡卷簧座固定于所述底板上。20.作为一种可实施的方式，所述底板设有螺旋导槽，所述螺旋导槽的一端起始于靠近所述卷簧座外侧位置，另一端终止于所述靶鼓体与所述出靶口交接位置，所述靶件沿着所述螺旋导槽依次进入所述出靶口。21.作为一种可实施的方式，所述靶鼓体内侧靠近所述出靶口的位置处安装导靶片，所述导靶片与沿着所述螺旋导槽进入所述出靶口的所述靶件外缘相切。22.作为一种可实施的方式，顶靶杆一端通过弹簧片与所述拨靶轮连接，另一端与所述靶件尺寸相同的模拟靶连接，所述顶靶杆位于所述螺旋导槽内。23.作为一种可实施的方式，所述出靶口一端与所述靶鼓体固定连接，另一端容纳若干个待推出的所述靶件。24.作为一种可实施的方式，所述靶鼓体为圆筒形结构。25.作为一种可实施的方式，所述电缸包括主动带轮、同步带、从动带轮、电机，所述电机的输出轴连接所述主动带轮，所述从动带轮与所述主轴连接，通过所述电机正反转以使所述主轴前进或者后退。26.作为一种可实施的方式，所述通道的另一端连接位于反应堆控制平台的靶件驱动机构，所述通道上设有装载口。27.作为一种可实施的方式，所述出靶口连接有斜槽，所述斜槽的出口通向所述装载口。28.作为一种可实施的方式，所述通道内设有数个依次铰接的小车组成的小车串。29.作为一种可实施的方式，所述电缸固定安装于电缸支座，所述靶鼓总成固定安装于靶鼓支座。30.与现有技术相比，本发明提供的用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置具有以下有益效果：31.本发明提供的靶件装载装置设有靶鼓总成和电缸，本发明能够在重水堆功率运行期间进行几天或者几十天的短半衰期放射性同位素靶件装载，便于安装和维护。通过设置靶鼓总成和电缸，在机组功率运行状态下，根据生产需求情况，能够实现多次靶件的装载。并且靶鼓总成能在非辐射区装入需要的靶件，减小人员在辐射控制区接受的辐射剂量。32.进一步地，靶鼓总成最多容纳30个靶件，能够满足生产通道单次最大装载量，能够根据生产需求情况，单次装入所需数量的靶件，具有装载灵活性；本发明还能够在重水堆功率运行期间将不同种类的同位素靶件装载到堆芯生产通道。33.进一步地，靶鼓内的靶件在涡卷簧和螺旋导槽作用下实现含有不同靶材的靶件按预先确定的顺序被推入出靶口，位于出靶口的靶件被电缸推到小车上，实现靶件的自动装载。附图说明34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。35.图1为本发明实施例所提供的用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置的侧视图；36.图2为本发明实施例所提供的用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置的剖视图；37.图3为本发明实施例所提供的用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置的俯视图；38.图4为本发明实施例所提供的靶鼓总成的结构示意图，其中部分示出了其内部的靶件；39.图5为图2中ii处的局部放大图；40.图6为本发明实施例所提供的靶鼓总成的透视图；41.图7为本发明实施例所提供的心轴结构示意图；42.图8为本发明实施例所提供的拨靶轮的结构示意图。43.附图标记说明：44.1、通道；2、小车；3、电缸支座；4、；电缸传动箱5、主动带轮；6、同步带；7、从动带轮；8、电机；9、主轴；10、电缸壳体；11、靶鼓体；12、出靶口；13、斜槽；14、靶件；15、内旋手；16、外旋手；17、靶鼓盖；18、铰链；19、顶靶杆；20、卡扣；21、导靶片；22、装载口；23、压杆；24、弹簧；25、棘轮；26、棘爪；27、拨靶轮；28、中心杆；29、心轴；30、棘爪弹簧；31、涡卷簧；32、涡卷簧座；33、电缸；34、靶鼓总成；35、螺旋导槽；36、靶鼓支架；37、心轴凹槽。具体实施方式45.如图1至图8所示，本发明提供了一种用于重水堆生产短半衰期同位素的靶件装载装置，包括通道1、小车2、电缸支座3、电缸33、靶鼓总成34、靶鼓支座36。通道1的一端通向反应堆堆芯，靶鼓总成34依次将装载的靶件14推至出靶口12，电缸33的主轴9与出靶口12同轴布置，驱动主轴9朝向出靶口12运动来推动出靶口12处的靶件14进入通道1中，进而使得靶件14通过通道1进入所述反应堆堆芯。其中，靶件14是一个圆柱形金属体，内部封装待辐照同位素材料。46.具体地，电缸33固定安装在电缸支座3上，靶鼓总成34固定安装在靶鼓支座36上，通过调整电缸支座3和靶鼓支座36的位置，使得靶鼓总成34的出靶口12最外侧靶件14与主轴9在同一个轴线上。47.如图1和图2所示，通道1布置在靶鼓总成34的下方。通道1例如为一根管状的生产通道。通道1的一端深入反应堆堆芯，另一端连接位于反应堆控制平台的靶件驱动机构。如图4所示，通道1局部设有装载口22以利于装载靶件14，装载口22是靶件14进出反应堆堆芯的通道口。48.如图2所示，通道1内设有一组小车2，小车2用于容纳靶件14。数个小车2例如通过铰链连接在一起组成靶件小车串放于生产通道1内，通道1连接靶件小车驱动机构，靶件小车串在驱动机构钢丝绳拉拽下在生产通道内移动。49.如图1和图2所示，电缸33包括电机8、电缸传动箱4、电缸壳体10和主轴9。电缸传动箱4包括从动带轮7、主动带轮5、同步带6。电机8输出轴连接主动带轮5，同步带6给从动带轮7传递扭矩，从动带7轮与主轴9连接。通过电机8正反转，实现主轴9前进或者后退。50.如图4至图6所示，靶鼓总成34包括靶鼓体11、出靶口12、内旋手15、靶鼓盖17、顶靶杆19、压杆23、拨靶轮27、中心杆28、心轴29、涡卷簧31、涡卷簧座32、棘轮机构。靶鼓总成34最多能容纳30个靶件14，能够满足生产通道单次最大装载量，能够根据生产需求情况，单次装入所需数量的靶件，具有装载灵活性。51.出靶口12的一端与靶鼓体11固定连接，另一端容纳若干个待推出的靶件14。出靶口12一端收口，以限制靶件14横向移动，最外侧的靶件14只能沿着轴线方向被电缸33推出。也就是说，位于最外侧的靶件14不能径向移动，只能轴向由电缸主轴9推离出靶口12。出靶口12连接有一个斜槽13，由出靶口12推出的靶件14沿着斜槽13通过装载口22被装入生产通道1内小车2内。52.棘轮机构包括棘轮25、棘爪26和棘爪弹簧30。棘爪26和棘爪弹簧30分别装入心轴29内，棘爪26与心轴29滑动连接。在棘爪弹簧30作用下，棘爪26的与棘轮25的棘槽啮合。通过棘轮机构实现心轴29和拨靶轮27脱开或啮合。53.如图4、图5和图8所示，拨靶轮27为双层结构，两层之间通过若干个支柱固定连接。拨靶轮27的上下轮面开设有长短相间的放置槽，以轴向放置多个所述靶件14。拨靶轮27上层板与棘轮25固定连接，同轴布置。拨靶轮27套装在心轴29上。当棘轮25和棘爪26啮合时，心轴29带动拨靶轮27转动；当棘轮25和棘爪26脱开时，拨靶轮27可以绕心轴29随意转动。拨靶轮27双层结构能够定位靶件14，保持垂直状态，并使靶件14在螺旋导槽35内移动时受力均匀，避免倾斜。拨靶轮27通过弹簧片与顶靶杆连接，将模拟靶推到出靶口12，完成最后一个靶件装载。54.如图5所示，靶鼓体11为圆筒形结构。靶鼓体11的底板中心设置有中心杆28，心轴29套在中心杆28上，中心杆28为心轴29提供旋转导向。涡卷簧座32固定在靶鼓体11的底板上，套在心轴29外侧。涡卷簧座32用来容纳涡卷簧31。涡卷簧31装在涡卷簧座32内，内侧端固定连接心轴29，外侧端固定连接涡卷簧座32。55.如图5和图7所示，心轴29相当于轴套，心轴29的上部开设有心轴内孔，心轴内孔加工有内螺纹。心轴29的上部在沿着轴向方向加工一段心轴凹槽37，心轴凹槽37的数量为2，两条心轴凹槽37呈180°布置。即心轴内孔的上部两侧开设两条心轴凹槽37。56.心轴29绕中心杆28转动，心轴29与涡卷簧31内侧端连接，顺时针转动心轴29，涡卷簧31受力旋紧。通过心轴内孔上部两侧的心轴凹槽37与棘爪26滑动连接，棘爪26在棘爪弹簧30作用，沿着心轴凹槽上下滑动，实现棘轮25和棘爪26脱开与啮合；心轴内孔与内旋手15螺纹连接。组装顺序是将棘爪弹簧30和棘爪26装入心轴29内，再将内旋手15旋入心轴内孔的内螺纹。57.内旋手15上端有旋转手柄，下端与心轴29螺纹连接，轴向定位拨靶轮27和棘轮25为拨靶轮27轴向定位；通过顺时针转动内旋手15手柄，带动心轴29旋紧涡卷簧31，将弹簧力传递给拨靶轮27。内旋手15内孔安装弹簧24和压杆23。58.如图5和图6所示，靶鼓体11底板设有螺旋导槽35，一端起始于靠近卷簧座32外侧位置，另一端终止于靶鼓体11与出靶口12交接位置。拨靶轮27内的所有靶件14都位于螺旋导槽内35。在靶鼓总成34进行靶件装载时，拨靶轮27在涡卷簧31作用逆时针转动，靶件14沿着螺旋导槽35依次进入出靶口12。59.顶靶杆19一端通过弹簧片与拨靶轮27连接，另一端与靶件14外观尺寸相同的模拟靶连接，位于螺旋导槽35内。顶靶杆19将最后一个靶件14推到出靶口12最外侧位置，实现靶鼓体11内的所有靶件14被装载。60.压杆23一端外周套装弹簧24，并与弹簧24一起装入内旋手15，压杆23下部径向打孔，将压杆23装入内旋手15后，插入开口销，开口销与压杆23垂直布置，防止压杆23脱离内旋手15。下压压杆23，压杆23接触并挤压棘爪26，棘爪26相对心轴29向下移动，棘爪26脱离棘轮25的棘槽，拨靶轮27在手动作用下可绕心轴29顺时针或逆时针随意转动，可快速将顶靶杆19转到螺旋导槽35的初始位置，便于靶件14填装。弹簧24能使下压后的压杆23复位。61.优选地，导靶片21安装在靶鼓体11内侧靠近出靶口12的位置。导靶片21与沿着螺旋导槽35进入出靶口12的靶件14外缘相切，引导靶件14依次被导入出靶口12。62.如图4所示，靶鼓盖17与靶鼓体11由铰链18连接，利用卡扣20将靶鼓盖17与靶鼓体11锁紧。靶鼓盖17外设有外旋手16，靶鼓盖17合上后，外旋手16与内旋手15啮合，在外部随时给已装载靶件的靶鼓总成34施加涡卷簧力。63.本发明的工作过程包括：靶件14被装入靶鼓总成34、靶鼓总成34内的靶件14被装入小车2。64.靶件14被装入靶鼓总成34的工作过程如下：填装靶件14时，打开靶鼓盖17，下压压杆23以使棘爪26和棘轮25分离，进而使心轴29与拨靶轮27脱离。顺时针转动拨靶轮27直到顶靶杆19处于靠近涡卷簧座32的螺旋导槽35起始位置，松开压杆23。沿着螺旋导槽35旋转方向按照预先确定的装载数量和顺序依次将靶件14放入拨靶轮27的靶槽内。顺时针转动内旋手15的手柄，给靶件14施加预弹簧力，靶件14在涡卷簧力31作用下被推到出靶口12最外侧位置。检查确认所有转载靶件14是否整齐排列。检查合格后，盖上靶鼓盖17并锁紧卡扣20，拧紧外旋手16施加所需的剩余弹簧力。65.靶鼓总成34内的靶件14被装入小车2的工作过程如下：将填装了靶件14的靶鼓总成34放置并紧固在靶鼓支架36上。移动空的小车2到装载口22位置。按下电缸33控制回路的“前进”开关，远程启动电缸33，电缸主轴9把出靶口12最外侧靶件14推入小车2内。按下电缸33控制回路的“回退”开关，回退电缸主轴9至初始位置，位于靶鼓总成34内的剩余靶件14在涡卷簧31的作用下依次进入出靶口12最外侧位置，再将第二个空的小车2移动到装载口22位置，以此类推，直至全部的靶件14被装入小车2。位于生产通道1被装载靶件14的小车2串通过卷扬机拉动的钢丝绳进入堆芯辐射区进行短半衰期同位素生产。66.以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。









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